La Géothermie en Région-Centre Contexte régional de développement de l exploitation des ressources géothermales Division Géothermie du BRGM Orléans - www.transition-energetique.gouv.fr www.geothermie-perspectives.fr
Sommaire Rappels sur le volet de développement de la géothermie en région Centre à l horizon 2020 Etat des lieux de la filière géothermie en région Centre en 2012 Quelques pistes de progrès : Sur aquifères pour le particulier ou le collectif et tertiaire ; Échangeurs compacts pour le particulier ; Champs de sondes pour le collectif et tertiaire ; Stockages saisonniers ou hybridation avec d autres énergies renouvelables ; La filière professionnelle : suivi des installations, structuration de la filière, formation 3
Géothermie & Schéma Régional Climat Air Energie Centre L étude "GEOPOREC" : Définir le potentiel de développement de la géothermie en région Centre dans le Schéma Régional Climat Air Energie du Centre (SRCAE-Centre) (2011 2012) Exprimer le potentiel Adéquation entre les Besoins et Ressources Etat des lieux de la géothermie en région Centre (2007) : Atlas des aquifères superficiels : www. géothermie-perspectives.fr Ressources aquifères profondes Géothermie de très basse énergie sur sondes verticales (SGV) Outil de cartographie réglementaire 4
Aquifères disponibles Géothermie CODE BDLISA Niveau superficielles Alluvions Lœss 2A 2B 2C 3C 3A 4CDE 4FG 5B 6U 6X7B 7A 7CD8G 8HIMJKNO 9KL 10DEFG 11 Dogger 12A13A 14A15A Bourbonnais Faluns de Touraine Formations Sologne Calcaires de Beauce Sables Fontainebleau Eocène calcaire Eocène marneux Argiles à silex Séno-Turonien Marnes Ostracées Sables Cénomanien Marnes Cénomanien Albien Néocomien Tithonien Kimm. - Oxfordien Lias Trias 5
Demande (MWh/maille) La méthode retenue : Choix d une échelle de travail intermédiaire entre le niveau du bâtiment et l échelle communale : maille carrée de 250m x 250m Evaluation des consommations (chaleur et ECS) en 2020 intégrant les bâtiments existants et les constructions neuves prenant en compte la RT2012 (habitat, bât. administratifs, sportifs et commerces, BD-TOPO de l IGN) Le besoin thermique sur la maille est proportionnel à 85% de la surface totale des bâtiments 2 scénarios de valorisation retenus : o Scénario haut : 200 kwh/m².an o Scénario bas : 50 kwh/m².an 6
1. Aquifères superficiels => ATLAS (2007) sur www.geothermie-perspectives.fr 7
1. Aquifères superficiels => ATLAS sur www.geothermie-perspectives.fr 8
Tep par commune Scénario 50 kwh.m².an Débit du ou des aquifère(s) Un doublet de géothermie par maille d étude (densité limite) Pas de potentiel calculé pour des bâtiments de surface < 100 m 2 Taux d adéquation besoinsressources en 6 classes 1. Aquifères superficiels 9
Potentiel géothermique sur aquifères superficiels - Conclusions Région-Centre : Potentiel sur aquifères superficiels est estimé entre : 450 ktep (scénario bas et Qmin) et : 2 800 ktep (scénario haut et Qmax) Selon les hypothèses : Taille des bâtiments > 100m², Deux scénarios de consommation (200 et 50 kwh/m².an), Débit d eau géothermale, Contraintes réglementaires, techniques et économiques 10
Tep par commune Scénario 50 kwh.m².an Zones protégées ou à risque (Karsts/Cavités, Gypse, ) Plutôt là où il y a peu d aquifères Plutôt si < 5 000 m² (SRCAE) 2. Sondes géothermiques 11
Scénario 50 kwh/m2 Scénario 200 kwh/m2 Département Potentiel pour les SGV Potentiel des SGV (ktep) Potentiel sur aquifères superficiels 18 31 47% 28 19 25% 36 41 52% 37 54 103% 41 28 39% 45 33 32% Ensemble (région) 206 46% 18 97 40% 28 69 28% 36 165 65% 37 243 130% 41 89 34% 45 91 25% Ensemble (région) 754 48% Potentiel des SGV en regard de l utilisation des Aquifères superficiels 12
Géothermie Formations du Dogger Profondeur de 60m à 1500m Température de 10 à 55 C
Températures au toit du Trias Profondeur de 330m à 2200m
Quelle géothermie pour le particulier en région Centre? 1. Aquifères superficiels 2. Echangeurs verticaux Température initiale ressource 12 C à 14 C 14 C Nature de la ressource Forages (Craie, nappes d accompagnement, ) SGV (sonde géothermique) Aptitude au stockage périodique Très peu probable Implicite 3. Echangeurs horizontaux ou compacts (corbeilles) Env. 14 C à chaque début d hiver Sous-sol de 0,80 à 4 m Stockage de courte durée (déphasage thermique)
Quelle géothermie pour le collectif / tertiaire en région Centre? 1. Aquifères superficiels 2. Echangeurs verticaux 3. Aquifères profonds Température initiale ressource 12 C à 14 C 14 C > 50 C Nature de la ressource Forages (Craie, nappes d accompagnement, ) Champ de sondes géothermiques Doublet (Dogger, Trias, ) Aptitude au stockage périodique Très peu probable Implicite Envisageable 16
Où en est la géothermie aujourd hui en région Centre Etat des lieux de la filière géothermie en région Centre en 2012 Environ 1 000 opérations en service (80% chez le particulier) Près de 10% d opérations sur Sondes Géothermiques Verticales (SGV) Toutes filières confondues, elle n a que très peu progressé depuis 2012 Quels sont les freins actuels : Les coûts d investissements encore élevés, notamment les forages ; L application de la réglementation thermique RT 2012 qui conduit, du fait de faibles besoins de chauffage, à privilégier l aérothermie ou d autres énergies ; Une mauvaise connaissance de la géothermie et du déroulement de la réalisation d une opération par les maîtres d ouvrages et les maîtres d œuvre : certains bureaux d études (BET) thermiques, architectes ; Des défauts de concertation ou de compréhension entre les BET sous-sol et BET thermiques conduisant, par exemple, à des surdimensionnements d installations
Opérations PACg collectif/tertiaire région Centre en 2012 Aquifères superficiels SGV
Quelques pistes de progrès
1/ les Micro-réseaux de chaleur sur aquifères superficiels Réseau à PACg réparties Réseau à PACg centralisée Avantage des deux solutions : mutualisation des coûts d investissement et d exploitation de pompage ( 5% de l énergie géothermique échangée) pour le collectif/tertiaire ou les lotissements viabilisés Compatibilité multi-énergies renouvelables Avantage prévu aux PACg réparties : Production de rafraîchissement en usage direct Limitation des pertes thermiques (réseau très basse température)
Les échangeurs compacts pour les particuliers Avantages en cours de validation sur la plate-forme géothermique Investissement réduit : mise en place entre -1m et -4 m à la pelle mécanique et tarière ; Pas de frais de maintenance ; Durée de vie importante ; Analyse de Cycle de Vie favorable : totalement dé constructible et recyclable Hybridation possible avec d autres EnR (solaire, )
2/ Les champs de sondes géothermiques pour le collectif/tertiaire Technologie émergente Des puissances significatives : de 100 kw à 4 MW Possible presque partout Adapté aux besoins équilibrés entre Eté et Hiver Peu d interférence avec le voisinage Très longue durée de vie Investissement encore élevé Fonctionnement maîtrisé Hybridation possible avec d autres EnR (solaire, ) A étudier par un BET thermique 22
Les champs de sondes géothermiques 23
Champ de 52 sondes Hybridation des EnR (Okotoks, Etat Alberta - Ca) 24
Hybridation des EnR : solaire - géothermie (Okotoks, Ca) Champ de 52 sondes
Récapitulatif : Quelle géothermie pour le collectif / tertiaire? 1. Aquifères superficiels 2. Echangeurs verticaux 3. Aquifères profonds Température initiale ressource 12 C à 14 C 14 C >40 C Nature de la ressource Forages à 50m (Craie) 52 SGV (à -100m) Doublet à 900m (Dogger) Quartier 10 000 m² (32 m³/h) 10 000 m² 10 000 m² => 100 000 m² 10 m³/h => 100 m³/h ECS + Chauffage 58 kwh/m².an 58 kwh/m².an 58 kwh/m².an Rafraichissement direct 6 kwh/m².an 6 kwh/m².an 0 kwh/m².an COP pompes à chaleur 4 (stable) 4 (moyenne) 6 (stable) Puissance électrique PAC (PAC + pompes) 85 kw (98 kw) 85 kw (98 kw) 57 kw (71 kw) Puissance géothermique (janvier) 255 kw 260 kw 282 kw Investissement ouvrages 101 k 380 k 500 k => 3 M Investissement PAC 64 k 64 k 64 k Electricité annuelle (PAC + pompes) 22.5 k /an 29.5 k 18.3 k /an (sans rafraichissement) Temps de fonctionnement (Janvier) 360 heures 446 heures 360 heures Aptitude au stockage périodique Très peu probable Implicite Envisageable 26
Le panel des techniques géothermiques Géothermie pour le Bâtiment Niveau de la température Basse énergie Très basse énergie Moyenne énergie Haute énergie Médium (vecteur) Vecteur Eau Vecteur Air Boucle ouverte (Eau souterraine) Boucle fermée (Eau glycolée) Technologie Echangeurs superficiels (plans, compacts) Echangeurs verticaux (sondes) Puits canadiens (provencaux) Technique Stockage périodique Extraction Extraction et/ou Déphasage Extraction et/ou Echanges Champs de sondes (stockage) Fondations (stockage) Extraction et/ou Déphasage
Conception Maîtrise d'œuvre AMO Gestion de (grands) projets Les (nombreux) intervenants en Géothermie Production de composants Système thermique (distribution, utilisation) Production de composants Système thermodynamique (chaud, tiède, frais, froid) Production de composants Géothermie Production de composants Conduite / Régulation Compresseurs Tuyaux (PEHD) Capteurs Ingénierie Etudes et Conception Aide à la décision Chauffage Climatisation rafrachissement Eau chaude (sanitaire & autre) Echangeurs Fluides Circuits, pompes Sondes géothermiques Collecteurs Accessoires Tubages (acier, PVC, ) Automates Hardware Câblages Logiciels Bureaux d'études Prescriptions Consultations Distributeurs - Revendeurs Financement Marchés Suivi de projet Forages Terrassements Installations souterraines Installations des échangeurs ou des puits Installations dans le bâtiment Raccordements Test ou Essais Régulation Conduite Acquisition des données Gestion du fonctionnement Assurances Réception Circuits de distribution Système thermodynamique Raccordements Tests et essais Captitalisation des connaissances Suivi Maintenance et Entretien Pistes de progrès : Assurer le suivi des installations réalisées et assure la formation des acteurs Structurer la filière professionnelle avec notamment constitution d un point d entrée unique pour les maîtres d ouvrage
Contexte régional de développement de l exploitation des ressources géothermales Merci de votre attention http://www.geothermie-perspectives.fr/
Profondeur du toit du Dogger Géothermie
Températures au toit du Dogger Géothermie
Profondeur du toit du Trias Géothermie
Géothermie Formations du Trias